DE602004008877T2 - MOLEC CROSSBAR LATCH WITH CONTROLLED ENTRANCE - Google Patents

MOLEC CROSSBAR LATCH WITH CONTROLLED ENTRANCE Download PDF

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    • Y10S977/94—Specified use of nanostructure for electronic or optoelectronic application in a logic circuit

Description

Technisches GebietTechnical area

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf elektronische Vorrichtungen, deren Funktionslängenmaßstäbe in Nanometern gemessen werden, und insbesondere auf einen Latch zur Verwendung bei Kreuzschienenarrays, die auf gekreuzten Nanometer-Drähten basieren, die durch spannungssetzbare Schalter an den sich schneidenden Verbindungen verbunden sind.The The present invention relates generally to electronic devices. their functional length scales in nanometers measured, and in particular a latch for use Crossbar arrays based on crossed nanometer wires, by the voltage-adjustable switch on the intersecting connections are connected.

Stand der TechnikState of the art

Das Nanocomputerwesen basiert auf der Voraussetzung von Schaltern, die bei der/den Funktionsabmessung(en) einen Nanometermaßstab aufweisen. Beispiele für eine Technologie, die beim Implementieren von Nano-Schaltern verwendet wird, sind in den folgenden Dokumenten offenbart und beansprucht: US-Patent Nr. 6,459,095 mit dem Titel „Chemically Synthesized and Assembled Electronic Devices", erteilt an James R. Heath u.a. am 1. Oktober 2002; US-Patent 6,314,019 mit dem Titel „Molecular Wire Crossbar Interconnect (MWCI) for Signal Routing and Communications" erteilt an Philip J. Kuekes u.a. am 6. November 2001; Anmeldung Seriennummer 09/280,045 mit dem Titel „Molecular Wire Crossbar Logic (MWCL); eingereicht am 29. März 1999 im Namen von Philip J. Kuekes u. a.; U.S.-Patent 6,128,214 mit dem Titel „Molecular Wire Crossbar Memory" erteilt an Philip J. Kuekes u. a. am 3. Oktober 2000; und U.S.-Patent 6,256,767 mit dem Titel „Demultiplexer for a Molecular Wire Crossbar Network", erteilt an Philip J. Kuekes u. a. am 3. Juli 2001, die alle an den gleichen Anmelder wie die vorliegende Anmeldung übertragen sind.The Nano-computer engineering is based on the requirement of switches that have a nanometer scale at the functional dimension (s). examples for a technology used in implementing nano switches are disclosed and claimed in the following documents: U.S. Patent No. 6,459,095 entitled "Chemically Synthesized and Assembled Electronic Devices ", granted to James R. Heath et al. on October 1, 2002; U.S. Patent 6,314,019 entitled "Molecular Wire Crossbar Interconnect (MWCI) for Signal Routing and Communications "issued to Philip J. Kuekes et al. on 6 November 2001; Registration serial number 09 / 280,045 entitled "Molecular Wire Crossbar Logic (MWCL); filed on March 29, 1999 in the name of Philip J. Kuekes u. al .; U.S. Patent 6,128,214 entitled "Molecular Wire Crossbar Memory "granted to Philip J. Kuekes u. a. on October 3, 2000; and U.S. Patent 6,256,767 entitled "Demultiplexer for a Molecular Wire Crossbar Network ", issued to Philip J. Kuekes et al. on July 3, 2001, all to the same applicant as the present one Transfer application are.

Für ein völlig allgemeines Berechnen müssen nicht nur Logikfunktionen und Speicherfunktionen vorliegen, sondern auch die Möglichkeit, eine logische Variable in einem Speicher abzulegen und dieselbe als die Eingabe für eine andere Logikfunktion wiederzuverwenden. Dies ermöglicht es, endliche Zustandsmaschinen herzustellen und somit ein vollkommen allgemeines Berechnen durchzuführen. Ein diesbezügliches Verfahren besteht darin, einen Latch zu verwenden.For a completely general Have to calculate not only logic functions and memory functions exist, but also the possibility store a logical variable in a memory and the same as the input for to reuse another logic function. This makes it possible produce finite state machines and thus a perfect perform general computing. A related matter The method is to use a latch.

Obwohl ein derartiger Latch in der Technik des allgemeinen Berechnens bekannt ist, erfordern, da sich die Technik im Jahr 2003 weiterentwickelt hat, Fortschritte in der Technik des Nanoberechnens neue Lösungsansätze zum Entwickeln einer Latchfunktionalität im Nanometerbereich.Even though Such a latch is known in the art of general computing is required as the technology evolves in 2003 Advances in the art of nano calculation have new approaches to solution Developing a latch functionality in the nanometer range.

Die US 2003/080775 A1 offenbart ein Molekularkreuzschienenlatch mit zwei Steuerdrähten und einem Signaldraht, der die zwei Steuerdrähte in einem Winkel ungleich Null kreuzt, um dadurch einen Übergang mit jedem Steuerdraht zu bilden. Jeder Übergang bildet einen Schalter und der Übergang weist eine Funktionsabmessung in Nanometern auf. Der Signaldraht weist selektiv zumindest zwei unterschiedliche Spannungszustände auf, die von einem 0-Zustand zu einem 1-Zustand reichen, wobei eine Asymmetrie im Hinblick auf die Richtung des Stromflusses von dem Signaldraht durch einen Übergang im Vergleich zu einem anderen Übergang derart vorliegt, dass der Strom, der durch einen Übergang in den (aus dem) Signaldraht fließt, den Schalter öffnen (schließen) kann, während Strom, der durch den anderen Übergang aus dem (in den) Signaldraht fließt, den Schalter schließen (öffnen) kann, und wobei eine Spannungsschwelle zum Schalten zwischen einem offenen Schalter und einem geschlossenen Schalter vorliegt. Ferner werden Verfahren bereitgestellt zum Zwischenspeichern (Latchen) von Logikwerten auf Nanodrähte in einem Logikarray, zum Invertieren eines Logikwerts und zum Wiederherstellen eines Spannungswerts eines Signals in einem Nanometer-Maßstab-Draht.The US 2003/080775 A1 discloses a molecular cross-linker with two control wires and a signal wire which unequalizes the two control wires at an angle Zero crosses to make a transition to form with each control wire. Each transition forms a switch and the transition points a functional dimension in nanometers. The signal wire points selectively at least two different states of stress, which range from a 0 state to a 1 state, with an asymmetry with regard to the direction of current flow from the signal wire through a transition in the Compared to another transition such that the current passing through a transition flows into (out of) the signal wire, can open (close) the switch, while Electricity passing through the other transition from the (in the) signal wire flows, the switch can close (open), and wherein a voltage threshold for switching between an open Switch and a closed switch is present. Further will be Method provided for latching logic values on nanowires in a logic array, inverting a logic value and restoring a voltage value of a signal in a nanometer scale wire.

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, einen Molekularkreuzschienenlatch, ein Verfahren zum Zwischenspeichern von Logikwerten, ein Verfahren zum Wiederherstellen eines geschwächten Spannungswerts und ein Verfahren zum Invertieren des logischen Werts eines Signals in einem Nanoschalter zu schaffen, die geeignet für eine Nanometerberechnung sind.It an object of the invention is to provide a molecular crossbar lattice, a method for latching logic values, a method to restore a weakened voltage value and a Method for inverting the logical value of a signal in one To create nanoswitches that are suitable for a nanometer calculation are.

Diese Aufgabe wird durch einen Latch gemäß Anspruch 1 und durch Verfahren gemäß Anspruch 10 und 11 gelöst.These The object is achieved by a latch according to claim 1 and by methods according to claim 10 and 11 solved.

Bislang wurde kein Latch im Nanometerbereich vorgestellt. Die vorliegende Erfindung ermöglicht, dass ein Nanometerlatch sowohl hergestellt als auch unter Verwendung der Kreuzschiene mit anderen Schaltungen integriert wird. Ferner liefert die vorliegende Erfindung im Nanometerbereich: Latchen eines beliebigen Logiksignals, Wiederherstellung einer Logiksignalstärke, mögliche Invertierung des gelatchten Ausgangssignals und Mehrfachlatches mit sehr wenigen Taktungsverbindungen zu Schaltungen außerhalb. Die Kombination der fortschreitenden Merkmale ermöglicht die Herstellung von beliebig komplexen Logikentwürfen.So far No latches in the nanometer range were presented. The present Invention allows that a nanometer latches are both made and used the crossbar is integrated with other circuits. Further provides the present invention in the nanometer range: Latchen one any logic signal, restore a logic signal strength, possible inversion of the latched output signal and multiple latches with very few Clock connections to circuits outside. The combination of progressive characteristics the production of arbitrarily complex logic designs.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

1 ist eine schematische Zeichnung, die die Logikfunktion eines herkömmlichen Latch zeigt; 1 Fig. 12 is a schematic drawing showing the logic function of a conventional latch;

2a und 2b sind schematische Zeichnungen, die zeigen, wie von einer herkömmlichen Schalterdarstellung zu einer herkömmlichen Spannungsdarstellung übergegangen wird; 2a and 2 B Figure 12 are schematic drawings showing how to transition from a conventional switch representation to a conventional voltage representation;

3 ist eine schematische Zeichnung, die zeigt, wie von einer herkömmlichen Spannungsdarstellung zu einer herkömmlichen Schalterdarstellung übergegangen wird; 3 Fig. 12 is a schematic drawing showing how to move from a conventional voltage representation to a conventional switch representation;

4 ist eine perspektivische schematische Zeichnung einer Latchkonfiguration gemäß der vorliegenden Erfindung, die zwei Steuerleitungen und eine Signalleitung aufweist, die zwei Schalter bilden; 4 FIG. 12 is a perspective schematic drawing of a latch configuration according to the present invention having two control lines and one signal line forming two switches; FIG.

5a und 5b sind jeweils eine schematische Darstellung eines asymmetrischen Schalters in der geöffneten (5a) und der geschlossenen (5b) Stellung, wie sie an die hierin offenbaren Ausführungsbeispiele angewendet werden; 5a and 5b are each a schematic representation of an asymmetric switch in the open ( 5a ) and the closed ( 5b ) Position as applied to the embodiments disclosed herein;

6 zeigt auf einer vertikalen Skala in Volt die Spannungspegel, die einen Übergang von einer Spannungsdarstellung zu einer Schalterdarstellung für den Betrieb eines Latches betreffen, gemäß der vorliegenden Erfindung; 6 FIG. 12 shows, on a vertical scale in volts, the voltage levels relating to a transition from a voltage plot to a switch representation for the operation of a latch according to the present invention; FIG.

6a zeigt auf einer vertikalen Skala in Volt einen unbedingten Öffnen-Puls und einen unbedingten Schließen-Puls in der Praxis der vorliegenden Erfindung; 6a shows on a vertical scale in volts an unconditional open pulse and an unconditional close pulse in the practice of the present invention;

6b zeigt auf einer vertikalen Skala in Volt einen bedingten Öffnen-Puls und einen bedingten Schließen-Puls, die in der Praxis der vorliegenden Erfindung verwendet werden; 6b Fig. 12 shows on a vertical scale in volts a conditional open pulse and a conditional close pulse used in the practice of the present invention;

7 zeigt auf einer vertikalen Skala in Volt die Pulssequenz, um ein Bit zu latchen, in der Praxis der vorliegenden Erfindung; 7 on a vertical scale in volts, shows the pulse sequence to latch a bit in the practice of the present invention;

8a und 8b zeigen jeweils auf einer vertikalen Skala in Volt die Spannungspegel an dem Latch von 4, um unbedingt beide Schalter zu öffnen (8a) oder bedingt den einen oder den anderen Schalter simultan zu schließen (8b); 8a and 8b each show on a vertical scale in volts the voltage levels at the latch of 4 to open both switches ( 8a ) or conditionally closing one or the other switch ( 8b );

9a und 9b zeigen jeweils auf einer vertikalen Skala in Volt die Spannungspegel an dem Latch von 4, um einen Schalter und dann den anderen Schalter sequentiell bedingt zu schließen, als eine Alternative zu dem Ausführungsbeispiel, das in 8b gezeigt ist; 9a and 9b each show on a vertical scale in volts the voltage levels at the latch of 4 to sequentially conditionally close one switch and then the other switch, as an alternative to the embodiment disclosed in U.S. Pat 8b is shown;

10 zeigt auf einer vertikalen Skala in Volt die Spannungspegel an dem Latch von 4, um logische Werte aufgrund einer Verschlechterung eines Signalpegels wiederherzustellen; 10 shows on a vertical scale in volts the voltage levels at the latch of 4 to restore logical values due to a deterioration of a signal level;

11 zeigt die Verwendung eines einzelnen Paars von Latchleitungen der vorliegenden Erfindung, um viele Latches zu steuern und dadurch getrennte logische Werte gleichzeitig auf eine große Anzahl von Nanodrähten zu latchen; und 11 shows the use of a single pair of latch lines of the present invention to control many latches and thereby latch separate logic values simultaneously to a large number of nanowires; and

11a ist eine Vergrößerung eines Abschnitt von 11. 11a is an enlargement of a section of 11 ,

12 ist eine schematische Zeichnung in perspektivischer Ansicht ähnlich zu 4 von einer Latchkonfiguration gemäß der vorliegenden Erfindung, die zwei Steuerdrähte und einen Signaldraht aufweist, die zwei Schalter bilden, zusammen mit einer Signalsteuerschaltung, einem Eingang und einem Gatterdraht; 12 is a schematic drawing in a perspective view similar to 4 a latch configuration according to the present invention comprising two control wires and one signal wire forming two switches, together with a signal control circuit, an input and a gate wire;

13 ist eine schematische Zeichnung in perspektivischer Ansicht von einem alternativen Ausführungsbeispiel der Konfiguration von 12; 13 is a schematic drawing in perspective view of an alternative embodiment of the configuration of 12 ;

14 ist eine Zeichnung ähnlich zu der von 11, die aber in Verbindung mit der Konfiguration verwendet wird, die in 12 gezeigt ist; 14 is a drawing similar to that of 11 but used in conjunction with the configuration that is in 12 is shown;

15 ist eine Zeichnung ähnlich zu der aus 11, die jedoch in Verbindung mit der Konfiguration verwendet wird, die in 13 gezeigt ist; und 15 is a drawing similar to the one out 11 However, this is used in conjunction with the configuration described in 13 is shown; and

16 ist eine Zeichnung ähnlich zu der aus 15, die jedoch eine alternative Konfiguration zeigt. 16 is a drawing similar to the one out 15 which, however, shows an alternative configuration.

Beste Ausführungen der ErfindungBest embodiments of the invention

Definitionendefinitions

Der Ausdruck „selbstangeordnet", wie derselbe hier verwendet wird, bezieht sich auf ein System, das von selbst aufgrund der Identität der Komponenten des Systems ein bestimmtes geometrisches Muster annimmt; das System erreicht durch die Annahme dieser Konfiguration zumindest ein lokales Minimum bezüglich seiner Energie.Of the Expression "self-arranged", as the same here is used refers to a system that by itself due the identity the components of the system a certain geometric pattern adopts; the system achieves by adopting this configuration at least a local minimum regarding its energy.

Der Ausdruck „einfach konfigurierbar" bedeutet, dass ein Schalter seinen Zustand nur einmal über einen unumkehrbaren Prozess, wie z. B. eine Oxidations- oder Reduktionsreaktion, verändern kann; ein derartiger Schalter kann z. B. die Grundlage eines programmierbaren Nur-Lese-Speichers (PROM) sein.Of the Expression "simple configurable "means that a switch will switch its state only once through an irreversible process, such as B. an oxidation or reduction reaction, can change; such a switch can, for. B. the basis of a programmable Read-only memory (PROM).

Der Ausdruck „wieder konfigurierbar" bedeutet, dass ein Schalter seinen Zustand mehrere Male über einen umkehrbaren Prozess, wie z. B. eine Oxidation oder Reduktion, verändern kann; in anderen Worten kann der Schalter mehrere Male geöffnet und geschlossen werden, wie z. B. die Speicherbits bei einem Direktzugriffsspeicher (RAM) oder ein Farbpixel bei einer Anzeige.Of the Expression "again configurable "means that a switch its state several times through a reversible process, such as As an oxidation or reduction, can change; in other words the switch can be opened and closed several times, such as B. the memory bits in a random access memory (RAM) or a color pixel in a display.

Der Ausdruck „bistabil", wie derselbe bei einem Molekül angewandt wird, bedeutet ein Molekül, das zwei relativ niedrige Energiezustände aufweist, die durch eine Energie-(oder Aktivierungs-)Barriere getrennt sind. Das Molekül kann entweder unumkehrbar von einem Zustand zu dem anderen umgeschaltet werden (einfach konfigurierbar) oder umkehrbar von einem Zustand zu dem anderen geschaltet werden (wieder konfigurierbar).The term "bistable," as applied to a molecule, means a molecule that has two relatively low energy states that are trapped by an energy (or activation) barrier are separated. The molecule can either be switched irreversibly from one state to the other (easily configurable) or reversibly switched from one state to the other (reconfigurable).

Mikrometerabmessungen beziehen sich auf Abmessungen, die sich in einem Größenbereich von 1 μm bis zu einigen wenigen Mikrometern bewegen.Micrometer dimensions refer to dimensions that are in a size range of 1 μm to move up to a few microns.

Submikrometerabmessungen beziehen sich auf Abmessungen, die in einem Bereich von 1 μm bis zu 0,05 μm liegen.submicron refer to dimensions ranging from 1 μm up to 0.05 μm lie.

Nanometerabmessungen beziehen sich auf Abmessungen, die in einem Bereich von 0,1 nm bis 50 nm (0,05 μm) liegen.Nanometer dimensions refer to dimensions ranging from 0.1 nm to 50 nm (0.05 μm) lie.

Mikrometer- und Submikrometerdrähte beziehen sich auf staboder bandförmige Leiter oder Halbleiter mit Breiten oder Durchmessern, die die Abmessungen von 0,05 bis 10 μm aufweisen, Höhen, die in einem Bereich von einigen wenigen zig Nanometern bis zu 1 μm liegen können, und Längen von mehreren Mikrometern und länger.micrometer and submicron wires refer to rod or band-shaped Conductors or semiconductors with widths or diameters that are the dimensions from 0.05 to 10 microns have, heights that in a range of a few tens of nanometers to 1 micron can, and lengths of several microns and longer.

Wie er hierin verwendet wird, bedeutet der Ausdruck „elektrisch verbunden", dass die Spannung an einer Seite der Verbindung die Spannung auf der anderen Seite der Verbindung wesentlich (im Hinblick auf die Logikfunktion) beeinflussen kann.As As used herein, the term "electrically connected" means that the voltage is at one side of the connection the tension on the other side of the Significantly affect connection (in terms of logic function) can.

Vorliegende ErfindungPresent invention

Die vorliegende Erfindung ermöglicht es, Latches aus Kreuzschienenschaltern herzustellen. Kreuzschienenschalter sind in den im Vorhergehenden aufgelisteten Patentanmeldungen und erteilten Patenten offenbart.The present invention enables to make latches from crossbar switches. Crossbar switch are in the above-listed patent applications and granted patents.

1 zeigt die logische Funktion eines Latch 10. Es gibt einen Eingang D12, einen Ausgang Q14 und eine Latchsteuerung L16, derart, dass der Zustand von L bestimmt, ob Q den gleichen logischen Wert aufweist wie D (L = 0), oder falls L = 1, dann behält Q den Wert von D zu der Zeit, wenn L von 0 zu 1 gewechselt hat. Somit Qt = Dt, falls L = 0, und Qt+1 = Qt, falls L = 1. Das Signal wurde in dem letzteren Fall gelatcht. 1 shows the logical function of a latch 10 , There is an input D12, an output Q14 and a latch control L16 such that the state of L determines if Q has the same logical value as D (L = 0), or if L = 1, then Q retains the value of D at the time when L has changed from 0 to 1 Thus Q t = D t if L = 0 and Q t + 1 = Q t if L = 1. The signal was latched in the latter case.

Die Grundfunktionalität, die notwendig ist, um einen Latch herzustellen, besteht darin, zwischen einer Spannungsdarstellung eines logischen Wertes (Logik) und einer Schalterdarstellung eines logischen Wertes (Speicher) hin- und herwechseln zu können. Die 2a–2b zeigen, wie von einer Schalterdarstellung zu einer Spannungsdarstellung übergegangen werden kann. Es ist offensichtlich, dass die gegebene Signalleitung 18 entweder auf 0 oder auf 1 gesetzt werden kann durch ein Verwenden von zwei Steuerschaltern 20, 22, von denen einer mit einer Leitung 24 verbindet, die hochzieht, und der andere mit einer Leitung 26 verbindet, die herunterzieht. Falls der Schalter 22, der herunterzieht, geschlossen ist und der andere Schalter 20 offen ist, befindet sich eine 0 an der Signalleitung 18. Falls der Schalter 20, der hochzieht, geschlossen ist und der andere Schalter 22 offen ist, dann befindet sich eine 1 an der Signalleitung 18. Der logische Wert der Schalter 20, 22 wurde zu der Spannungsdarstellung eines logischen Werts an dem Signaldraht 18 übertragen.The basic functionality necessary to make a latch is to be able to switch between a voltage representation of a logic value (logic) and a switch representation of a logic value (memory). The 2a - 2 B show how to proceed from a switch representation to a voltage representation. It is obvious that the given signal line 18 can be set to either 0 or 1 by using two control switches 20 . 22 , one of which with a line 24 which pulls up, and the other with a lead 26 that pulls down. If the switch 22 pulling down, closed and the other switch 20 is open, there is a 0 on the signal line 18 , If the switch 20 pulling up, closed and the other switch 22 is open, then there is a 1 on the signal line 18 , The logical value of the switches 20 . 22 became the voltage representation of a logic value on the signal wire 18 transfer.

3 zeigt das Grundverfahren, das verwendet werden kann, um von einer Spannungsdarstellung zu einer Schalterdarstellung überzugehen. Es gibt einen Kreuzschienenschalter, der einen Schalter 28 an dem Übergang von zwei gekreuzten Drähten 30, 32 aufweist, und ein Schalter kann basierend auf der Spannungsdifferenz der Steuerleitung 30 und der Signalleitung 32 entweder geöffnet oder geschlossen werden. (Es scheint, dass die Drähte 30, 32 sich auf der gleichen Ebene befinden, in Wirklichkeit kreuzt der eine jedoch den anderen in einem Winkel von nicht null, normalerweise 90 Grad.) Es ist einfach, eine Spannung an der Signalleitung 32 zu verwenden, um einen Schalter 28 zu öffnen oder zu schließen. Dies ist die Funktion, ein Speicherbit bei einem Kreuzschienenarray zu setzen, wie es in der U.S.-Patentschrift 6,128,214, siehe oben, offenbart ist. Die Latchfunktion erfordert, dass eine einzige Spannung an einem Signaldraht 32 einen Schalter 28 öffnet und einen anderen schließt. 3 Figure 13 shows the basic method that can be used to transition from a voltage plot to a switch plot. There is a crossbar switch that has a switch 28 at the junction of two crossed wires 30 . 32 and a switch may be based on the voltage difference of the control line 30 and the signal line 32 either open or closed. (It seems that the wires 30 . 32 are on the same plane, but in reality one crosses the other at a non-zero angle, normally 90 Degree.) It is easy to have a voltage on the signal line 32 to use a switch 28 to open or close. This is the function of placing a memory bit on a crossbar array, as disclosed in US Pat. No. 6,128,214, supra. The latch function requires that a single voltage be applied to a signal wire 32 a switch 28 opens and another closes.

4 zeigt die physische Konfiguration des Latch 100 gemäß der vorliegenden Erfindung. Zwei Steuerdrähte 130 und 230 kreuzen einen Signaldraht 132. Die resultierenden Nanomolekularübergange 128, 228 sind hergestellt, um asymmetrische und entgegengesetzte Verbindungen mit dem Signaldraht 132 aufzuweisen. Die Asymmetrie der Übergänge 128, 228 ist durch das Symbol für einen Molekularschalter gezeigt, das einen Pfeil an einem Ende und einen Kreis an dem anderen aufweist. 4 shows the physical configuration of the latch 100 according to the present invention. Two control wires 130 and 230 cross a signal wire 132 , The resulting nanomolecular transitions 128 . 228 are made to make asymmetric and opposite connections to the signal wire 132 exhibit. The asymmetry of the transitions 128 . 228 is shown by the symbol for a molecular switch having an arrow at one end and a circle at the other.

Jeder Übergang 128, 228 kann ein bistabiles Molekül umfassen, das von einem Zustand zu einem anderen schaltbar ist. Die Klasse von bistabilen Molekülen, die wiederholt von einem Zustand zu einem anderen und zurück geschaltet werden können, kann in der Praxis der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Derartige Moleküle ergeben Vorrichtungen, die RAM-(Direktzugriffsspeicher-)Vorrichtungen gleichwertig sind.Every transition 128 . 228 may comprise a bistable molecule switchable from one state to another. The class of bistable molecules that can be repeatedly switched from one state to another and back can be used in the practice of the present invention. Such molecules result in devices equivalent to RAM (Random Access Memory) devices.

Beispiele für bistabile Moleküle, die ein Umschalten bei einer elektrochemischen Reaktion (Reduktion-Oxidation oder „Redox") durchführen, umfassen die Rotaxane, Pseudo-Rotaxane, Katenane und Spiropyrane. Derartige bistabile Moleküle können in der Praxis der vorliegenden Erfindung verwendet werden.Examples of bistable molecules that perform switching in an electrochemical reaction (reduction-oxidation or "redox") include the rotaxanes, pseudo-rotaxanes, catenanes and spiropyrans. Such bistable molecules can be used in the practice of the present invention become.

Die Funktionalität der asymmetrischen Schalter 128, 228 ist in den 5a–5b gezeigt. Die Funktion eines Öffnens (Schließens) eines Schalters hängt sowohl davon ab, dass die Spannung über den Schalter über einem Schwellenwert liegt, als auch von der Richtung des Stroms, die durch Pfeil 34 gezeigt ist. Falls die Spannung unter einem Schwellenwert liegt, dann ändert der Schalter seinen Zustand nicht. Falls die Spannung über einem Schwellenwert liegt, dann öffnet sich der Schalter, falls der Strom in eine Richtung fließt, oder schließt sich, falls der Strom in die entgegengesetzte Richtung fließt. Die Konvention, die die Richtung des Stroms (von hoher Spannung zu niedriger Spannung) mit der physischen Richtung des asymmetrischen Schalters in Beziehung setzt, ist in den 5a–5b gezeigt. In 5a geht die Richtung des Stroms 34 in die gleiche Richtung wie der asymmetrische Schalter 128. Falls die Spannung über einem Schwellenwert liegt, dann bewirkt dies, dass sich der Schalter 128 öffnet. Umgekehrt geht in 5b die Richtung des Stroms 34 in die entgegengesetzte Richtung zu dem asymmetrischen Schalter 228. Falls die Spannung über einem Schwellenwert liegt, dann bewirkt dies, dass sich der Schalter 228 schließt.The functionality of the asymmetric switch 128 . 228 is in the 5a - 5b shown. The function of opening (closing) a switch depends both on the voltage across the switch being above a threshold and on the direction of the current indicated by arrow 34 is shown. If the voltage is below a threshold, then the switch does not change state. If the voltage is above a threshold, then the switch will open if the current flows in one direction, or close if the current flows in the opposite direction. The convention relating the direction of the current (from high voltage to low voltage) to the physical direction of the asymmetrical switch is in FIGS 5a - 5b shown. In 5a goes the direction of the stream 34 in the same direction as the asymmetric switch 128 , If the voltage is above a threshold, then this causes the switch 128 opens. Conversely, in 5b the direction of the stream 34 in the opposite direction to the asymmetric switch 228 , If the voltage is above a threshold, then this causes the switch 228 closes.

6 veranschaulicht die Spannungspegel in dem System, die erforderlich sind, um den Betrieb des Latch 100 zu verstehen. Die gezeigten Energiepegel basieren auf der Spannungsdifferenz zwischen der Signalleitung 32 und der Steuerleitung 30. Die positivste Spannung öffnet den Schalter 28. Darunter liegen ein stark 1, bei dem es sich um den Anfangswert einer logischen 1 handelt, und ein schwach 1, bei dem es sich um den niedrigsten Wert handelt, auf den sich eine logische 1 verschlechtern darf. Entsprechend gibt es einen schwach 0, einen stark 0 und eine negativste Spannung, die den Schalter 28 schließt. Die relative Reihenfolge dieser Spannungen ermöglicht es, dass der Latch 100 wirksam ist. 6 illustrates the voltage levels in the system required to operate the latch 100 to understand. The energy levels shown are based on the voltage difference between the signal line 32 and the control line 30 , The most positive voltage opens the switch 28 , Below this is a strong 1, which is the initial value of a logical 1, and a weak 1, which is the lowest value to which a logical 1 may deteriorate. Accordingly, there is a weak 0, a strong 0, and a most negative voltage that the switch 28 closes. The relative order of these voltages allows the latch 100 is effective.

6a zeigt einen unbedingten Öffnen-Puls 36 und einen unbedingten Schließen-Puls 38. Diese sind unabhängig von der Spannung an der Signalleitung 32 wirksam, solange die Signalleitung einen zulässigen logischen Wert zwischen stark 1 und stark 0 aufweist. Der Puls 36 zeigt, dass, falls die Steuerleitung 30 bezüglich einer absoluten Spannung relativ zu Masse ausreichend positiv wird, die Span nungsdifferenz über die Verbindung die Spannung erreicht, um unabhängig von der Signalleitungsspannung zu „öffnen". Der Puls 38 zeigt, dass der Schalter 28 unbedingt geschlossen wird, falls die Steuerleitung 30 ausreichend negativ relativ zu Masse wird, erneut unabhängig von der Signalleitungsspannung, solange die Signalleitung eine zulässige (zwischen logisch 0 und logisch 1) Spannung aufweist. Hierbei handelt es sich genau um das Verfahren, das verwendet wird, um Bits zur Verwendung in einem Speicher zu setzen oder rückzusetzen, oder um eine programmierbare Logikfunktion zu definieren. 6a shows an unconditional open pulse 36 and an unconditional closing pulse 38 , These are independent of the voltage on the signal line 32 effective as long as the signal line has a logical value between 1 and 0 strong. The pulse 36 shows that if the control line 30 with respect to an absolute voltage relative to ground becomes sufficiently positive, the voltage difference across the connection reaches the voltage to "open" independently of the signal line voltage 38 shows that the switch 28 is necessarily closed, if the control line 30 becomes sufficiently negative relative to ground, again independent of the signal line voltage, as long as the signal line has a valid (between logic 0 and logic 1) voltage. This is precisely the method used to set or reset bits for use in memory, or to define a programmable logic function.

Die interessierende Variation, die das Kernstück der vorliegenden Erfindung darstellt, besteht darin, dass bedingte Öffnen- oder Schließen-Pulse erzeugt werden können, wie es in 6b gezeigt ist. Der Puls 136 in 6b ist ein bedingter Öffnen-Puls. Falls der Wert an der Signalleitung 32 ein schwach 1 oder ein stark 1 ist, dann öffnet sich der Schalter 28. Falls der Wert ein schwach 0 oder stark 0 ist, dann öffnet sich der Schalter 28 nicht, da keine ausreichende Spannung über den Schalter vorliegt, um denselben zu öffnen. Der Puls 138 ist ein bedingter Schließen-Puls. Nur falls der Wert an der Signalleitung 0 ist, schließt sich der Schalter 28.The variation of interest, which is at the heart of the present invention, is that conditional open or close pulses can be generated as shown in FIG 6b is shown. The pulse 136 in 6b is a conditional open pulse. If the value is on the signal line 32 a weak 1 or a strong 1, then the switch opens 28 , If the value is a weak 0 or a strong 0, then the switch opens 28 not because there is insufficient voltage across the switch to open it. The pulse 138 is a conditional closing pulse. Only if the value on the signal line is 0, the switch closes 28 ,

Der Latch 100 ist wirksam, weil der Schalter einen asymmetrischen Tunnelübergang bildet. Der asymmetrische Molekularschalterübergang kann entweder mit bedingten (Latch-) Pulsen oder unbedingten Pulsen umgeschaltet werden. Die Richtung des Stromflusses 34 durch die Vorrichtung in einer Richtung wird als „nettooxidierend" betrachtet, während dieselbe in der entgegengesetzten Richtung als „nettoreduzierend" betrachtet wird; siehe 5a–5b. Der Molekularübergang ist durch eine scharfe, analytische oxidierende Umschaltspannung, um zu schließen, die hier „VM" genannt wird, gekennzeichnet. Alle Schalter werden vor dem Start einer Berechnung unbedingt geöffnet. Der Logikausgangsdraht weist ein variables Signal VS1 oder VS0 auf, das eine 1 bzw. eine 0 darstellt. Mit Bezugnahme auf 4 kann an den Signaldraht 132 und an die Steuerdrähte 130, 230 eine Spannung ± Vcond gelegt werden.The latch 100 is effective because the switch forms an asymmetric tunnel junction. The asymmetric molecular switch transition can be switched with either conditional (latch) pulses or unconditional pulses. The direction of the current flow 34 through the device in one direction is considered "net oxidizing" while being considered "net reducing" in the opposite direction; please refer 5a - 5b , The molecular transition is characterized by a sharp, analytical oxidizing switching voltage to close, here called "VM." All switches are unconditionally opened before starting a calculation or represents a 0. With reference to 4 can be connected to the signal wire 132 and to the control wires 130 . 230 a voltage ± Vcond be placed.

Das Öffnen und Schließen des Schalters 28 ist bezüglich der Spannungsvorspannung (positiv oder negativ) über den Übergang, der den Schalter öffnet oder schließt, asymmetrisch. Dies definiert eine Polarität für den Schalter 28. Falls die beiden getrennten Steuerleitungen 130, 230 mit einer einzigen Signalleitung 132 verbunden werden, was zwei Übergänge 128, 228 bildet, derart, dass die Polaritäten der beiden Übergänge bezüglich der Signalleitung zueinander umgekehrt sind, dann können die beiden Verbindungen als ein Latch verwendet werden. Dieses Latchen wird durch eine Sequenz von Pulsen durchgeführt, einen unbedingten Öffnen-Puls gefolgt von bedingten Schließen-Pulsen.Opening and closing the switch 28 is asymmetrical with respect to the voltage bias (positive or negative) across the junction that opens or closes the switch. This defines a polarity for the switch 28 , If the two separate control lines 130 . 230 with a single signal line 132 be connected, giving two transitions 128 . 228 such that the polarities of the two transitions with respect to the signal line are reversed to each other, then the two connections can be used as a latch. This latching is performed by a sequence of pulses, an unconditional open pulse followed by conditional close pulses.

7 zeigt, wie dies funktioniert, ob die Signalleitung 132 eine 1 oder eine 0 ist. Auf der linken Seite, auf der eine logische 0 an der Signalleitung 132 vorliegt, öffnet ein unbedingter Öffnen-Puls 36 den Schalter 28, und der nachfolgende bedingte Schließen-Puls 138 schließt den Schalter nur, falls das Signal eine 0 ist. Wie es jedoch bei den rechten zwei Pulsen 136, 38 gezeigt ist, führt eine Spannung einer logischen 1 an der Signalleitung 132 dazu, dass der Schalter 28 offen ist. Die Pulse 136, 38 sind derart konzipiert, dass eine schwache 0 den Schalter 28 schließen kann, jedoch eine schwache 1 den Schalter nicht schließen kann. 7 shows how this works, whether the signal line 132 is a 1 or a 0. On the left side, on which a logical 0 on the signal line 132 is present, opens an unconditional open pulse 36 the switch 28 , and the subsequent conditional closing pulse 138 only closes the switch if the signal is a 0. As with the right two pulses 136 . 38 is shown, a voltage of a logical 1 leads to the signal line 132 to that the switch 28 is open. The pulses 136 . 38 are designed so that a weak 0 the switch 28 but a weak 1 can not close the switch.

Die 6a, 6b und 7 veranschaulichen genannte Spannungspegel (schließen, stark 0, schwach 0, schwach 1, stark 1 und öffnen) und einen Massepegel. Obwohl die Reihenfolge in Bezug auf die genannten Spannungspegel wesentlich ist, werden Fachleute auf diesem Gebiet erkennen, dass der Massepegel relativ ist und seine Platzierung in diesen Zeichnungen nur zu Veranschaulichungszwecken dient und dadurch nicht die Erfindung einschränken soll.The 6a . 6b and 7 illustrate called voltage levels (close, high 0, low 0, low 1, high 1 and open) and a ground level. Although the order in relation to said voltage levels is significant, those skilled in the art will recognize that the ground level is relative and its placement in these drawings is for illustrative purposes only and is not intended to be limiting of the invention.

Die 8–10 zeigen die Spannungspegel an Drähten 130, 230 und 132. Die Spannung ist in der vertikalen Richtung, mit einer höheren Spannung an dem oberen Ende, wie es angezeigt ist. Die Richtung der asymmetrischen Schalter zwischen dem Draht 132 und den Drähten 130 und 230 ist durch das Pfeil/Kreis-Symbol gezeigt, das mit Bezugnahme auf die 5a–5b erörtert wurde. Die vertikalen gestrichelten Linien 44 zeigen die Schwellenspannung, die benötigt wird, um den Schalter zu öffnen oder zu schließen. Die vier Spannungspegel, die für den Draht 132 gezeigt sind, sind (von oben nach unten) stark 1, schwach 1, schwach 0 und stark 0. 8a zeigt die unbedingte Öffnen-Bedingung, während 8b die bedingte Schließen-Bedingung zeigt. In 8b wird der Schalter 128 geschlossen, falls der Draht 132 bei einer 1 ist, wohingegen der Schalter 228 geschlossen wird, falls der Draht 132 bei einer 0 ist. In 9a wird der Schalter 128 geschlossen, falls der Draht 132 bei einer 1 ist, wohingegen in 9b der Schalter 228 geschlossen wird, falls der Draht 132 bei einer 0 ist. In 10 werden die logischen Werte und das Latchsignal wiederhergestellt.The 8th - 10 show the voltage levels on wires 130 . 230 and 132 , The voltage is in the vertical direction, with a higher voltage at the top as indicated. The direction of the asymmetric switch between the wire 132 and the wires 130 and 230 is shown by the arrow / circle symbol with reference to the 5a - 5b was discussed. The vertical dashed lines 44 show the threshold voltage needed to open or close the switch. The four voltage levels for the wire 132 are shown, are (from top to bottom) strong 1, weak 1, weak 0 and strong 0. 8a shows the unconditional open condition while 8b shows the conditional close condition. In 8b becomes the switch 128 closed, if the wire 132 at a 1, whereas the switch 228 closed, if the wire 132 is at a 0. In 9a becomes the switch 128 closed, if the wire 132 is at 1, whereas in 9b the desk 228 closed, if the wire 132 is at a 0. In 10 the logical values and the latch signal are restored.

Die Sequenz von Spannungen ist in den 8–10 gezeigt. Eine Sequenz von drei oder vier getrennten Paaren von Spannungen führt dazu, dass der Wert, der sich anfangs an der Signalleitung befand, zu seinem vollen logischen Wert wiederhergestellt wird und unbegrenzt an der Signalleitung gehalten wird. Mit „Spannungspaar" sind die Spannungen an den beiden Steuerleitungen 130, 230 gemeint.The sequence of stresses is in the 8th - 10 shown. A sequence of three or four separate pairs of voltages results in the value initially located on the signal line being restored to its full logical value and being held indefinitely on the signal line. With "voltage pair" are the voltages at the two control lines 130 . 230 meant.

Die Spannungssequenz weist drei Schritte auf:

  • (1) Beide Schalter 128 und 228 unbedingt öffnen (8a).
  • (2) Schalter 128 bedingt schließen, falls S = 1; Schalter 228 bedingt schließen, falls S = 0 (8b).
  • (3) Draht 130 mit dem Spannungspegel einer logischen 1 verbinden (9a); Draht 230 mit dem Spannungspegel einer logischen 0 verbinden (9b).
The voltage sequence has three steps:
  • (1) Both switches 128 and 228 necessarily open ( 8a ).
  • (2) switch 128 conditionally close if S = 1; switch 228 conditionally close if S = 0 ( 8b ).
  • (3) wire 130 connect to the voltage level of a logical 1 ( 9a ); wire 230 connect to the voltage level of a logical 0 ( 9b ).

Schritt 2 kann für beide Schalter simultan erfolgen, wie es in 8b gezeigt ist. Alternativ dazu kann Schritt 2 in zwei aufeinander folgenden Teilschritten erfolgen, wie es in 9a und 9b gezeigt ist, bei denen der Schalter 128 geschlossen wird, und dann der Schalter 228 geschlossen wird. Dies weist den Vorteil auf, dass das Schließen des Schalters 128 nicht den logischen Wert an dem Draht 132 stören kann, und somit unbeabsichtigt beide Schalter 128 und 228 geschlossen werden. Im Einzelnen wird, wenn der Schalter 128 bedingt geschlossen wird, der Zustand des Schalters 228 durch ein Anlegen einer Spannung, die nicht ausreichend ist, um den Zustand des Schalters 228 zu verändern, an den Steuerdraht 230 unverändert gelassen (9a). Ferner wird, wenn der Schalter 228 bedingt geschlossen wird, der Zustand des Schalters 128 durch ein Anlegen einer Spannung, die nicht ausreichend ist, um den Zustand des Schalters 128 zu verändern, an den Steuerdraht 130 unverändert gelassen (9b). Somit ändert der Schalter 228 seinen Zustand während des ersten Teilschritts nicht, und der Schalter 128 ändert seinen Zustand während des zweiten Teilschritts nicht, unabhängig davon, ob sich der Schalter 228 schließt oder nicht.Step 2 can be done simultaneously for both switches as shown in 8b is shown. Alternatively, step 2 may be performed in two successive substeps as described in US Pat 9a and 9b is shown where the switch 128 closed, and then the switch 228 is closed. This has the advantage that closing the switch 128 not the logical value on the wire 132 can disturb, and thus unintentionally both switches 128 and 228 getting closed. In detail, when the switch 128 Conditionally closed, the state of the switch 228 by applying a voltage that is insufficient to the state of the switch 228 to change, to the control wire 230 left unchanged ( 9a ). Further, when the switch 228 Conditionally closed, the state of the switch 128 by applying a voltage that is insufficient to the state of the switch 128 to change, to the control wire 130 left unchanged ( 9b ). Thus, the switch changes 228 its state during the first substep not, and the switch 128 does not change its state during the second substep, regardless of whether the switch 228 closes or not.

Die vorliegende Erfindung liefert auch eine Logikinvertierungsfunktion. Bei dem letzten Schritt (3) kann, falls durch ein Wählen, die Spannungen umzukehren, umgekehrt wird, welcher Draht hochgezogen und welcher Draht heruntergezogen wird, ein Signal durch ein Latchen desselben invertiert werden. Durch ein Setzen des Drahtes 130 auf eine Spannung einer starken logischen 0 und des Drahtes 132 auf eine Spannung einer starken logischen 1 bei Schritt 3 wird das Signal invertiert.The present invention also provides a logic inversion function. In the last step (3), if by choosing to reverse the voltages it is reversed, which wire is pulled up and which wire is pulled down, a signal can be inverted by a latency thereof. By putting the wire 130 on a voltage of a strong logic 0 and the wire 132 to a voltage of a strong logic 1 at step 3, the signal is inverted.

10 zeigt, dass ein Latch auch verwendet werden kann, um einen logischen Spannungspegel wiederherzustellen. Falls der Signalpegel, der eine logische 1 darstellt, aufgrund von Rauschen, Widerstandsverlusten oder Diodenabfall verschlechtert wird, kann die Spannung zu dem völlig korrekten Signalpegel wiederhergestellt werden, nachdem dieselbe gelatcht wurde. 10 shows that a latch can also be used to restore a logic voltage level. If the signal level, representing a logical 1, is degraded due to noise, resistance losses, or diode drop, the voltage can be restored to the fully correct signal level after it has been latched.

Wie es in den 11 und 11a gezeigt ist, weist die vorliegende Erfindung den besonderen Vorteil auf, dass die zwei Latchsteuerleitungen 130, 230, die durch eine herkömmliche Schaltungsanordnung außerhalb der Nanoschaltung getrieben werden müssen, für eine große Anzahl von Logiksignalleitungen 132 wiederverwendet werden können. Ein einziges Paar Latchleitungen 130, 230 steuert viele Latches. Zwei Steuerleitungen 130, 230 können verwendet werden, um gleichzeitig getrennte logische Werte auf eine große Anzahl von Nanodrähten in einem Logikarray 46 zu latchen. Dies ist im Hinblick auf die Anzahl von Verbindungen mit der Außenwelt sehr effizient.As it is in the 11 and 11a is shown, the present invention has the particular advantage that the two latch control lines 130 . 230 which must be driven by conventional circuitry outside the nano-circuit for a large number of logic signal lines 132 can be reused. A single pair of latch lines 130 . 230 controls many Latches. Two control lines 130 . 230 can be used to simultaneously separate logical values on a large number of nanowires in a logic array 46 to speak. This is very efficient in terms of the number of connections with the outside world.

Gesteuerter Eingang.Controlled entrance.

Bei vielen Anwendungen eines Latch ist es wünschenswert, in der Lage zu sein, den Logikwert der Eingabe in den Latch zu ändern, nachdem das Signal gelatcht ist, während der gelatchte Wert beibehalten wird. 12 zeigt, wie dies unter Verwendung einer Eingangssteuerschaltung 160 ausgeführt werden kann, die einen Eingang I 132a, einen Ausgang O 132c, einen Gatterdraht 60 und eine Kanalregion 62 aufweist. Steuerdrähte 130 und 230 entsprechen 130 und 230 in 4 und 11a. Die Region des Drahts 132, der sich zwischen dem Ausgang O 132c zu dem Latch L 132b erstreckt, entspricht dem Signaldraht 132 in 4 und 11a. Die Region des Drahts 132, der sich zwischen dem Eingang 132a und dem Ausgang 132c erstreckt, ist der gesteuerte Eingang.In many applications of a latch, it is desirable to be able to change the logic value of the input to the latch after the signal is latched while maintaining the latched value. 12 shows how this is done using an input control circuit 160 can be executed, which has an input I 132a , an output O 132c , a gate wire 60 and a channel region 62 having. control wires 130 and 230 correspond 130 and 230 in 4 and 11a , The region of the wire 132 which is located between the exit O 132c to the latch L 132b extends corresponds to the signal wire 132 in 4 and 11a , The region of the wire 132 that is between the entrance 132a and the exit 132c extends is the controlled input.

Für diesen Fall eines gesteuerten Eingangs muss der Draht 132 ein Halbleiter sein. Das Eingangssignal ist mit dem Eingangsende I 132a des Drahts 132 verbunden. Der Gatterdraht kreuzt den Draht 132 zwischen dem Eingang 132a und dem Ausgang 132c und bildet eine Kanalregion 62 in dem Draht 132. Dies bildet einen Feldeffekttransistor (FET). Das Anlegen einer Steuerspannung eines ersten Werts an dem Gatterdraht 60 verursacht, dass der Kanal 62 leitfähig wird und den Eingang 132a elektrisch mit dem Ausgang 132c des Drahts 132 verbindet (Strom kann zwischen denselben fließen). Das Anlegen einer Steuerspannung eines zweiten Werts an dem Gatterdraht 60 verursacht, dass der Kanal 62 den Eingang 132a von dem Ausgang 132c des Drahts 132 isoliert und elektrisch abtrennt (kein Strom kann zwischen denselben fließen). Bei dem Beispiel aus 12 ist der Ausgang 132c eigentlich elektrisch dem Signaldraht verbunden.For this case a controlled input must be the wire 132 to be a semiconductor. The input signal is at the input end I 132a of the wire 132 connected. The gate wire crosses the wire 132 between the entrance 132a and the exit 132c and forms a channel region 62 in the wire 132 , This forms a field effect transistor (FET). Applying a control voltage of a first value to the gate wire 60 that causes the channel 62 becomes conductive and the entrance 132a electrically with the output 132c of the wire 132 connects (electricity can flow between them). Applying a control voltage of a second value to the gate wire 60 that causes the channel 62 the entrance 132a from the exit 132c of the wire 132 isolated and electrically isolated (no current can flow between them). In the example off 12 is the exit 132c actually electrically connected to the signal wire.

Alle der drei obigen Funktionen des Latchs (Latchen, Wiederherstellen und Invertieren) können mit dem hierin offenbarten Gattermechanismus kombiniert sein. Zwei Sequenzschritte (1a) und (3') werden für diese Funktionen zu der oben erwähnten Dreischrittsequenz hinzugefügt.All of the three above functions of the latch (Latch, Restore and inverting) can with be combined with the gate mechanism disclosed herein. Two sequence steps (1a) and (3 ') for this Functions for the above-mentioned three-step sequence added.

Ausführen der Latchsequenz mit sechs Schritten:

  • (1) Beide Schalter 128 und 228 unbedingt öffnen (8a).
  • (1a) Die erste Gatterspannung an den Gatterdraht 60 anlegen, um den Eingang 132a mit dem Latch 132b zu verbinden.
  • (2a) Bedingtes Schließen des Schalters 128, wenn S = 1.
  • (2b) Bedingtes Schließen des Schalter 228, wenn S = 0 (8b).
  • (3') Anlegen einer zweiten Gatterspannung an den Gatterdraht 60, um den Eingang 132a von dem Latch 132b abzutrennen.
  • (3) Draht 130 mit dem Spannungspegel einer logischen 1 verbinden (9a); Draht 230 mit dem Spannungspegel einer logischen 0 verbinden (9b).
Running the latch sequence with six steps:
  • (1) Both switches 128 and 228 necessarily open ( 8a ).
  • (1a) The first gate voltage to the gate wire 60 create to the entrance 132a with the latch 132b connect to.
  • (2a) Conditional closing of the switch 128 if S = 1.
  • (2b) Conditional closing of the switch 228 if S = 0 ( 8b ).
  • (3 ') Apply a second gate voltage to the gate wire 60 to the entrance 132a from the latch 132b separate.
  • (3) wire 130 connect to the voltage level of a logical 1 ( 9a ); wire 230 connect to the voltage level of a logical 0 ( 9b ).

Alternativ können Schritte (1) und (1a) zu einem Schritt verbunden werden oder Schritte (3) und (3') können zu einem Schritt verbunden werden. Dies reduziert die Anzahl von Schritten auf Kosten eines möglichen kurzen „Störimpulses" oder inkorrekten Werts an dem Signaldraht 132. Wie oben beschrieben wurde, können die Schritte (2a) und (2b) für beide Schalter gleichzeitig ausgeführt werden oder können in zwei aufeinander folgenden Teilschritten (sequentiell) ausgeführt werden, wobei Schalter 128 geschlossen ist und dann Schalter 228 geschlossen ist.Alternatively, steps (1) and (1a) may be combined into one step, or steps (3) and (3 ') may be combined into one step. This reduces the number of steps at the expense of a possible short "glitch" or incorrect value on the signal wire 132 , As described above, steps (2a) and (2b) may be performed simultaneously for both switches or may be performed in two consecutive substeps (sequential), with switches 128 is closed and then switch 228 closed is.

Wo die Kanalregion 62 induziert ist, ist es bevorzugt, dass der Draht 132 für ein einfaches Induzieren des Kanals bei praktischen Gatterspannungen einen Nanometermaßstab aufweist.Where the channel region 62 is induced, it is preferable that the wire 132 for ease of inducing the channel at practical gate voltages, it has a nanometer scale.

Eine alternative Implementierung der Vorrichtung aus 12 ist in 13 gezeigt. Tatsächlich stellt 13 den allgemeinen Fall dar und 12 stellt den degenerierten Fall dar.An alternative implementation of the device 12 is in 13 shown. Actually 13 the general case and 12 represents the degenerate case.

Der Gatterdraht 60 kreuzt den Draht 64 zwischen dem Eingang 64a und dem Ausgang 64c und bildet eine Kanalregion 62 in dem Draht 64. Dies bildet einen Feldeffekttransistor (FET). Das Anlegen einer Steuerspannung eines ersten Werts an den. Gatterdraht 60 verursacht, dass der Kanal 62 leitfähig wird und den Eingang 64a elektrisch mit dem Ausgang 64c des Drahts 64 verbindet (Strom kann zwischen denselben fließen). Das Anlegen einer Steuerspannung eines zweiten Werts an den Gatterdraht 60 verursacht, dass der Kanal 62 den Eingang 64a von dem Ausgang 64c des Drahts 64 isoliert und elektrisch abtrennt (kein Strom kann zwischen denselben fließen).The gate wire 60 crosses the wire 64 between the entrance 64a and the exit 64c and forms a channel region 62 in the wire 64 , This forms a field effect transistor (FET). Applying a control voltage of a first value to the. gate wire 60 that causes the channel 62 becomes conductive and the entrance 64a electrically with the output 64c of the wire 64 connects (electricity can flow between them). The application of a control voltage of a second value to the gate wire 60 that causes the channel 62 the entrance 64a from the exit 64c of the wire 64 isolated and electrically isolated (no current can flow between them).

In diesem Fall erfordert der gesteuerte Eingang nicht, dass der Signaldraht 132 ein Halbleiter ist. Es ist ausreichend, dass der Gatterdraht 60 einen Gesteuerter-Eingang-Halbleiterdraht S 64 kreuzt und den Kanal 62 bildet, wenn der Ausgang 64c elektrisch mit dem Signaldraht 132 verbunden ist. Das bevorzugte Verfahren zum Herstellen einer solchen elektrischen Verbindung erfolgt durch zumindest einen Übergang, wie z. B. Übergang 66.In this case, the controlled input does not require that signal wire 132 is a semiconductor. It is sufficient that the gate wire 60 a controlled input semiconductor wire S 64 crosses and the canal 62 forms when the exit 64c electrically with the signal wire 132 connected is. The preferred method of making such an electrical connection is by at least one transition, such as. B. transition 66 ,

Es besteht eine Anzahl von Möglichkeiten zum Herstellen von elektrischen Verbindungen. Eine Möglichkeit ist, konfigurierbare (programmierbare) Verbindungen unter Verwendung bistabiler Moleküle herzustellen. Ein bevorzugtes Verfahren zum Herstellen einer solchen Verbindung ist, wenn der Übergang 66 der molekulare Schalter ist, wie in dem U.S.-Patent 6,314,019 offenbart ist, mit dem Titel „Molecular-Wire Crossbar Interconnect (MWCI) for Signal Routing and Communications", erteilt an Philip J. Kuekes u. a. am 6. November 2001, und der Bevollmächtigen der vorliegenden Erfindung zugewiesen. Kurz gesagt umfassen solche molekularen Schalter eine Verbinderart an einem Übergang von zwei Drähten (hier dem Gesteuerter-Eingang-Draht 64 und dem Signaldraht 132), wobei die Verbinderart ein bistabiles Molekül aufweist, das zwischen zwei Zuständen schaltet, reversibel oder irreversibel, basierend auf einer Oxidations-Reduktions-Reaktion.There are a number of possibilities for making electrical connections. One way is to make configurable (programmable) connections using bistable molecules. A preferred method of making such a connection is when the transition 66 the molecular switch is as disclosed in U.S. Patent 6,314,019, entitled "Molecular-Wire Crossbar Interconnect (MWCI) for Signal Routing and Communications", issued to Philip J. Kuekes et al. on November 6, 2001, and the assignee Briefly, such molecular switches include a connector type at a junction of two wires (here, the controlled input wire 64 and the signal wire 132 ), the type of connector having a bistable molecule that switches between two states, reversibly or irreversibly, based on an oxidation-reduction reaction.

Ein weiteres Beispiel zum Herstellen von konfigurierbaren Verbindungen basiert auf molekularen Systemen, die auf Bandlückenänderungen basieren, die durch ein elektrisches Feld induziert werden. Ein Beispiel von molekularen Systemen, die durch ein elektrisches Feld induzierte Bandlückenänderungen umfassen, ist offenbart und beansprucht in der Patentanmeldung Seriennummer 09/823,195, eingereicht am 29. März 2001.One another example of making configurable connections is based on molecular systems based on band gap changes generated by an electric field can be induced. An example of molecular Systems, the band-gap induced by an electric field is disclosed and claimed in the patent application serial number 09 / 823,195, filed March 29 2,001th

Beispiele von Molekülen, die bei dem Lösungsansatz der durch das elektrische Feld induzierten Bandlückenänderung verwendet werden, umfassen Moleküle, die Folgendes aufweisen:

  • (1) molekulare Konformationsänderung oder eine Isomerisierung;
  • (2) Änderung einer erweiterten Konjugation über eine Änderung einer chemischen Verbindung, um die Bandlücke zu ändern; oder
  • (3) molekulares Falten oder Strecken.
Examples of molecules used in the electric field induced band gap change approach include molecules having:
  • (1) molecular conformational change or isomerization;
  • (2) changing an extended conjugation via a chemical compound change to change the bandgap; or
  • (3) molecular folding or stretching.

Ein Ändern der erweiterten Konjugation über die Änderung einer chemischen Verbindung, um die Bandlücke zu ändern, kann auf eine der nachfolgenden Weisen erreicht werden:

  • (2a) Ladungs-Trennung- oder -Neukombination begleitet von einer ansteigenden oder abnehmenden Bandlückenlokalisierung; oder
  • (2b) Ändern der erweiterten Konjugation über eine Ladungs-Trennung oder -Neukombination und π-Verbindungs-Unterbrechung oder -Bildung.
Changing the extended conjugation via changing a chemical compound to change the band gap can be accomplished in one of the following ways:
  • (2a) charge separation or recombination accompanied by increasing or decreasing bandgap localization; or
  • (2b) Altering the extended conjugation via charge separation or recombination and π-connection disruption or formation.

Alternativ können permanente (nicht programmierbare) Verbindungen in der Praxis der verschiedenen Ausführungsbeispiele hierin eingesetzt werden. Ein Beispiel dieses Lösungsansatzes umfasst die Verwendung von Mehr-Ebenen-Verbindungen, wie sie z. B. durch Eindrucktechniken erzeugt werden. Diese Referenz umfasst eine Form mit einem hervorstehenden Muster, das in einen dünnen Polymerfilm über einen Eindruckprozess gepresst ist. Gesteuerte Verbindungen zwischen Nanodrähten und Mikrodrähten und anderen lithogra phisch hergestellten Elementen einer elektronischen Schaltungsanordnung sind vorgesehen. Ein Eindruckstempel ist konfiguriert, um Arrays aus ungefähr parallelen Nanodrähten zu bilden, die (1) Mikroabmessungen in der X-Richtung, (2) Nanoabmessungen und eine Nano-Beabstandung in der Y-Richtung und drei oder mehr unterschiedliche Höhen in der Z-Richtung aufweisen. Der somit gebildete Stempel kann verwendet werden, um spezifische individuelle Nanodrähte mit spezifischen mikroskopischen Regionen aus mikroskopischen Drähten oder Anschlussflächen zu verbinden. Das hervorstehende Muster in der Form erzeugt eine Aussparung in dem dünnen Polymerfilm, so dass die Polymerschicht die Umkehrung des Musters auf der Form annimmt. Nachdem die Form entfernt wird, wird der Film derart verarbeitet, dass das Polymermuster auf ein Metall/Halbleiter-Muster auf dem Substrat übertragen werden kann.alternative can permanent (non-programmable) connections in the practice of various embodiments used herein. An example of this approach includes use of multi-level connections, as they are z. B. generated by imprinting techniques. This reference includes a mold with a protruding pattern, which in a thin polymer film over one Impression process is pressed. Controlled connections between nanowires and microwires and other lithographically produced elements of an electronic Circuitry are provided. An imprint stamp is configured around arrays out of about parallel nanowires to form (1) micro dimensions in the X direction, (2) nano dimensions and a nano-spacing in the Y direction and three or more different ones Heights in have the Z direction. The stamp thus formed can be used to specific individual nanowires with specific microscopic Regions of microscopic wires or pads connect to. The protruding pattern in the shape creates a Recess in the thin Polymer film, so that the polymer layer on the reversal of the pattern takes the form. After the mold is removed, the film becomes processed so that the polymer pattern on a metal / semiconductor pattern transferred to the substrate can be.

Die vorangehenden verschiedenen Verbindungs-Ansätze sind ausschließlich exemplarisch und die vorliegenden Ausführungsbeispiele sind nicht nur auf diese bestimmten Verbindungsschemen beschränkt.The preceding various connection approaches are exemplary only and the present embodiments are not limited to these specific connection schemes.

Im Gegensatz zu 12, wo Ausgang 132c eine intrinsische Verbindung zwischen dem gesteuerten Eingang 132a und dem Signaldraht 132 ist, ist der Übergang 66 in 13 eine explizit erzeugte elektrische Verbindung zwischen der Ausgangsregion 64c des gesteuerten Eingangsdrahts 64 und dem Signaldraht 132. Hier ist das Eingangssignal mit dem Eingangsende I 64a des Drahts 64 verbunden.In contrast to 12 where exit 132c an intrinsic connection between the controlled input 132a and the signal wire 132 is, is the transition 66 in 13 an explicitly created electrical connection between the output region 64c of the controlled input wire 64 and the signal wire 132 , Here is the input signal with the input end I 64a of the wire 64 connected.

Wo die Kanalregion 62 induziert ist, ist es bevorzugt, dass der Draht 64 von einem Nanometermaßstab ist, für ein leichtes Induzieren des Kanals auf praktischen Gatterspannungen.Where the channel region 62 is induced, it is preferable that the wire 64 from a nanometer scale, for easily inducing the channel at practical gate voltages.

14 ist die Erweiterung von 11 auf die Form von 12 des gattergesteuerten Steuerlatchs und stellt die Anordnung des gattergesteuerten Steuerlatchs im Hinblick auf das Logikarray 46 dar. Es wird darauf hingewiesen, dass die zwei Steuerdrähte 130, 230 und der Gatterdraht 60 für mehrere Signaldrähte 132 verwendet werden können. 14 is the extension of 11 on the shape of 12 of the gated control latch and provides the location of the gated control latch with respect to the logic array 46 It should be noted that the two control wires 130 . 230 and the gate wire 60 for several signal wires 132 can be used.

15 ist die Erweiterung von 11 auf die Form von 13 des gattergesteuerten Steuerlatchs und stellt die Anordnung des gattergesteuerten Steuerlatchs im Hinblick auf das Logikarray 46 dar. Der gesteuerte Eingangsdraht 64 ist physisch unterschiedlich von dem Signaldraht 132. Es wird darauf hingewiesen, dass ein einzelner Gatterdraht 60 mehrere Eingangsdrähte 64 handhaben kann. 15 is the extension of 11 on the shape of 13 of the gated control latch and provides the location of the gated control latch with respect to the logic array 46 dar. The controlled input wire 64 is physically different from the signal wire 132 , It should be noted that a single gate wire 60 several input wires 64 can handle.

16 ist ähnlich zu 15, stellt jedoch den Fall dar, in dem mehr als ein Verbindungsdraht gezeigt ist, zusammen mit den zugeordneten Übergängen zwischen denselben. Genauer gesagt ist eine Mehrzahl von Drähten 68 (sowohl horizontal als auch vertikal) gezeigt, und ein Weg, der durch die Übergänge 66 bereitgestellt wird, verbindet den Ausgangsabschnitt 64c des gesteuerten Eingangsdrahts 64 elektrisch mit dem Signaldraht 132. Der Klarheit halber ist der elektrische Weg von Draht 64 zu Draht 132 fett gezeichnet. Die volle Allgemeinheit möglicher Verbindungen ist umfassender offenbart in dem oben erwähnten U.S.-Patent 6,314,019. 16 is similar to 15 however, illustrates the case in which more than one connecting wire is shown, along with the associated transitions between them. More specifically, a plurality of wires 68 (both horizontally and vertically) and a path through the transitions 66 is provided, connects the output section 64c of the controlled input wire 64 electrically with the signal wire 132 , For clarity, the electrical path is wire 64 to wire 132 drawn in bold. The full generality of possible compounds is more fully disclosed in the aforementioned U.S. Patent 6,314,019.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel weisen die zwei Steuerdrähte 130, 230, der Gatterdraht 60 und die Eingangssteuerschaltung alle Drähte auf, die von einem Nanobereichsdurchmesser sind.In a preferred embodiment, the two control wires 130 . 230 , the gate wire 60 and the input control circuit all wires that are of a nanoscale diameter.

Bei einem anderen bevorzugten Ausführungsbeispiel ist zumindest entweder der Gatterdraht 60 oder die zwei Steuerdrähte 130, 230 von einem Mikrometerbereichsdurchmesser, und andere Drähte (Signaldraht 132, Eingangsdraht 64 und Verbindungsdrähte 68) sind von einem Nanobereichsdurchmesser.In another preferred embodiment, at least either the gate wire 60 or the two control wires 130 . 230 of a micrometer range diameter, and other wires (signal wire 132 , Input wire 64 and connecting wires 68 ) are of a nanoscale diameter.

Gewerbliche AnwendbarkeitIndustrial Applicability

Es wird erwartet, dass der hier offenbarte Molekularkreuzschienenlatch bei Nanorechenarchitekturen Verwendung findet. Mit einem Latch können endliche Zustandsmaschinen erzeugt werden. Eine endliche Zustandsmaschine ist ausreichend leistungsfähig, um grundsätzlich jede Funktion zu berechnen. Ohne einen Latch im Nanobereich stünde nur eine kombinatorische Logik zur Verfügung, die keine absolut allgemeine Berechnung durchführen kann.It It is expected that the molecular crossbar lattice disclosed herein in nanorechenarchitekturen use finds. With a Latch can be finite State machines are generated. A finite state machine is sufficiently powerful, in principle to calculate every function. Without a nano-scale latch would only a combinational logic available that is not absolutely general Calculation can perform.

Claims (13)

Ein Molekularkreuzschienenlatch (100), der zwei Steuerdrähte (130, 230) und einen Signaldraht (132) aufweist, der die zwei Steuerdrähte (130, 230) in einem Winkel von nicht Null kreuzt, um dadurch einen Übergang (128, 228) mit jedem Steuerdraht (130, 230) zu bilden, wobei jeder Übergang (128, 228) einen Schalter (128, 228) bildet und jeder Übergang (128, 228) eine Funktionsabmessung in Nanometern aufweist, wobei der Signaldraht (132) selektiv zumindest zwei unterschiedliche Spannungszustände aufweist, die zwischen einem 0-Zustand und einem 1-Zustand liegen, wobei es eine Asymmetrie mit Bezug auf die Richtung eines Stromflusses von dem Signaldraht (132) durch einen Übergang (128) verglichen mit einem anderen Übergang (228) gibt, derart, dass Strom, der durch einen Übergang (128) in den oder aus dem Signaldraht (132) fließt, den Schalter (128) öffnen bzw. schließen kann, während Strom, der durch den anderen Übergang (228) aus dem oder in den Signaldraht (132) fließt, den Schalter (228) schließen bzw. öffnen kann, und wobei es eine Spannungsschwelle für ein Umschalten zwischen einem offenen Schalter (128, 228) und einem geschlossenen Schalter (228, 128) gibt, wobei der Latch (100) ferner einen Steuermechanismus zum steuerbaren elektrischen Verbinden und Abtrennen des Signaleingangs (132a, 64a) und des Latchs (100) umfasst, wodurch ermöglicht wird, dass der Eingang (132a, 64a) den Logikwert ändert, nachdem das Signal gelatcht ist, während der Signaldraht (132) seinen gelatchten Wert behält.A molecular crossbar lattice ( 100 ), the two control wires ( 130 . 230 ) and a signal wire ( 132 ), the two control wires ( 130 . 230 ) at an angle of nonzero, thereby creating a transition ( 128 . 228 ) with each control wire ( 130 . 230 ), each transition ( 128 . 228 ) a switch ( 128 . 228 ) and every transition ( 128 . 228 ) has a functional dimension in nanometers, wherein the signal wire ( 132 ) selectively has at least two different voltage states that lie between a 0-state and a 1-state, wherein there is an asymmetry with respect to the direction of a current flow from the signal wire ( 132 ) through a transition ( 128 ) compared to another transition ( 228 ) in such a way that the current through a transition ( 128 ) in or out of the signal wire ( 132 ), the switch ( 128 ) while current flowing through the other junction ( 228 ) from or into the signal wire ( 132 ), the switch ( 228 ) and wherein there is a voltage threshold for switching between an open switch ( 128 . 228 ) and a closed switch ( 228 . 128 ), where the latch ( 100 ) further comprises a control mechanism for controllably electrically connecting and disconnecting the signal input ( 132a . 64a ) and the latch ( 100 ), which allows the entrance ( 132a . 64a ) changes the logic value after the signal is latched while the signal wire ( 132 ) retains its latched value. Der Molekularkreuzschienenlatch (100) gemäß Anspruch 1, bei dem der Steuermechanismus einen Gatterdraht (60) und eine Eingangssteuerschaltung (160) umfasst, wobei die Eingangssteuerschaltung (160) durch den Gatterdraht (60) gesteuert wird, wodurch ermöglicht wird, dass der Eingang (132a, 64a) den Logikwert ändert, nachdem das Signal gelatcht ist, während der Signaldraht (132) seinen gelatchten Wert behält.The molecular crossbar lattice ( 100 ) according to claim 1, wherein the control mechanism comprises a gate wire ( 60 ) and an input control circuit ( 160 ), wherein the input control circuit ( 160 ) through the gate wire ( 60 ), thereby allowing the input ( 132a . 64a ) changes the logic value after the signal is latched while the signal wire ( 132 ) retains its latched value. Der Molekularkreuzschienenlatch (100) gemäß Anspruch 2, bei dem die elektrische Verbindung über mehr als einen Übergang (66) hergestellt ist, der zumindest einen Verbindungsdraht (68) umfasst.The molecular crossbar lattice ( 100 ) according to claim 2, wherein the electrical connection has more than one transition ( 66 ) having at least one connecting wire ( 68 ). Der Molekularkreuzschienenlatch (100) gemäß Anspruch 3, bei dem die elektrische Verbindung über einen einzigen Übergang (66) hergestellt ist, der durch einen Eingangsdraht (64) und den Signaldraht (32) gebildet ist, und bei dem der Eingangsdraht (64) ein Halbleitermaterial aufweist und einen Eingangsabschnitt (64a) und einen Ausgangsabschnitt (64c) aufweist, wobei der Gatterdraht (60) den Eingangsdraht (64) in einem Winkel von nicht Null zwischen dem Eingangsabschnitt (64a) und dem Ausgangsabschnitt (64c) kreuzt, wodurch ein Feldeffekttransistor gebildet wird, und der Ausgangsabschnitt (64c) elektrisch mit dem Signaldraht (132) verbunden ist.The molecular crossbar lattice ( 100 ) according to claim 3, wherein the electrical connection is via a single transition ( 66 ), which is connected by an input wire ( 64 ) and the signal wire ( 32 ) is formed, and wherein the input wire ( 64 ) has a semiconductor material and an input section ( 64a ) and an output section ( 64c ), wherein the gate wire ( 60 ) the input wire ( 64 ) at a non-zero angle between the input section ( 64a ) and the output section ( 64c ), whereby a field effect transistor is formed, and the output section ( 64c ) electrically connected to the signal wire ( 132 ) connected is. Der Molekularkreuzschienenlatch (100) gemäß Anspruch 2, bei dem der Signaldraht (132) ein Halbleitermaterial aufweist und den Gatterdraht (60) in einem Winkel von nicht Null kreuzt, um eine Kanalregion (62) in dem Signaldraht (132) zu bilden, wo sich die zwei Drähte kreuzen, wodurch ein Feldeffekttransistor gebildet wird.The molecular crossbar lattice ( 100 ) according to claim 2, wherein the signal wire ( 132 ) comprises a semiconductor material and the gate wire ( 60 ) crosses at a non-zero angle to form a channel region ( 62 ) in the signal wire ( 132 ), where the two wires intersect, forming a field effect transistor. Der Molekularkreuzschienenlatch (100) gemäß Anspruch 2, bei dem entweder (a) die zwei Steuerdrähte (130, 230), der Gatterdraht (60) und die Eingangssteuerschaltung (160) allesamt Drähte aufweisen, die von einem Nanobereichsdurchmesser sind oder (b) zumindest entweder der Gatterdraht (60) oder die zwei Steuerdrähte (130, 230) einen Mikrometerbereichsdurchmesser aufweisen und alle anderen Drähte einen Nanobereichsdurchmesser aufweisen.The molecular crossbar lattice ( 100 ) according to claim 2, wherein either (a) the two control wires ( 130 . 230 ), the gate wire ( 60 ) and the input control circuit ( 160 ) all have wires that are of nanoscale diameter or (b) at least one of the gate wires ( 60 ) or the two control wires ( 130 . 230 ) have a micrometer range diameter and all other wires have a nanoscale diameter. Eine Kombination aus zumindest einem Verbindungsdraht (68) und dem zumindest einen Molekularkreuzschienenlatch (100) gemäß Anspruch 1.A combination of at least one connecting wire ( 68 ) and the at least one molecular crossbar ( 100 ) according to claim 1. Die Kombination gemäß Anspruch 7, bei der die zwei Steuerdrähte (130, 230) elektrisch einer Mehrzahl von Signaldrähten (132) zugeordnet sind.The combination according to claim 7, wherein the two control wires ( 130 . 230 ) electrically a plurality of signal wires ( 132 ) assigned. Die Kombination gemäß Anspruch 7, bei der ein einzelner solcher Gatterdraht (60) elektrisch einer Mehrzahl von Eingangsdrähten (64) zugeordnet ist.The combination according to claim 7, wherein a single such gate wire ( 60 ) electrically a plurality of input wires ( 64 ) assigned. Ein Verfahren zum Latchen von Logikwerten auf Nanodrähte in einem Logikarray (46), wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: Bereitstellen des Molekularkreuzschienenlatchs (100) gemäß Anspruch 1; und Anlegen einer Sequenz von Spannungen an die zwei Steuerdrähte (130, 230), was zu einem Setzen der Schalter der zwei Übergänge (128, 228) führt, derart, dass entweder der erste Schalter (128) offen ist und der zweite Schalter (228) geschlossen ist, wenn der Signaldraht (132) eine Spannung aufweist, die eine logische 0 darstellt, oder der erste Schalter (128) geschlossen ist und der zweite Schalter (228) offen ist, wenn der Signaldraht (132) eine Spannung aufweist, die eine logische 1 darstellt.A method for latching logic values onto nanowires in a logic array ( 46 ), the method comprising the steps of: providing the molecular crossbar lattice ( 100 ) according to claim 1; and applying a sequence of voltages to the two control wires ( 130 . 230 ), resulting in a setting of the switches of the two transitions ( 128 . 228 ) such that either the first switch ( 128 ) is open and the second switch ( 228 ) is closed when the signal wire ( 132 ) has a voltage representing a logical 0, or the first switch ( 128 ) is closed and the second switch ( 228 ) is open when the signal wire ( 132 ) has a voltage representing a logical 1. Ein Verfahren entweder zum (1) Wiederherstellen eines geschwächten Spannungswerts eines Signals auf seinen vollen Wert in einem Nanobereichsschalter (128, 228) oder (2) Invertieren des Logikwerts eines Signals in einem Nanobereichsschalter (128, 228), wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: Bereitstellen des Molekularkreuzschienenschalters (100) gemäß Anspruch 1; Latchen des Signals durch Anlegen einer Sequenz aus Spannungen an die zwei Steuerdrähte (130, 230), das zu dem Setzen der Schalter (128, 228) der zwei Übergänge (128, 228) führt, derart, dass entweder der erste Schalter (128) offen ist und der zweite Schalter (228) geschlossen ist, wenn der Signaldraht (132) eine Spannung aufweist, die eine logische 0 darstellt, oder der erste Schalter geschlossen ist (128) und der zweite Schalter (228) offen ist, wenn der Signaldraht (132) eine Spannung aufweist, die eine logische 1 darstellt; und entweder Platzieren einer Spannung, die eine logische 1 darstellt, auf dem ersten Steuerdraht (130) und einer Spannung, die eine logische 0 darstellt, auf dem zweiten Steuerdraht (230), um dadurch den geschwächten Spannungswert wiederherzustellen, oder Platzieren einer Spannung, die eine logische 0 darstellt, auf dem ersten Steuerdraht (130) und einer Spannung, die eine logische 1 darstellt, auf dem zweiten Steuerdraht (230), um dadurch den Logikwert zu invertieren.A method for either (1) restoring a weakened voltage value of a signal to its full value in a nanoscale switch ( 128 . 228 ) or (2) inverting the logic value of a signal in a nanoscale switch ( 128 . 228 ), the method comprising the steps of: providing the molecular crossbar switch ( 100 ) according to claim 1; Latency of the signal by applying a sequence of voltages to the two control wires ( 130 . 230 ) leading to the setting of the switches ( 128 . 228 ) of the two transitions ( 128 . 228 ) such that either the first switch ( 128 ) is open and the second switch ( 228 ) is closed when the signal wire ( 132 ) has a voltage representing a logical 0, or the first switch is closed ( 128 ) and the second switch ( 228 ) is open when the signal wire ( 132 ) has a voltage representing a logic 1; and either placing a voltage representing a logic 1 on the first control wire ( 130 ) and a voltage representing a logic 0 on the second control wire ( 230 ), thereby restoring the weakened voltage value, or placing a voltage representing a logical 0 on the first control wire (FIG. 130 ) and a voltage representing a logic 1 on the second control wire ( 230 ) to thereby invert the logic value. Das Verfahren gemäß Anspruch 10 oder 11, bei dem die Sequenz aus Spannungen sechs Schritte aufweist: unbedingtes Öffnen beider Schalter (128, 228); Anlegen einer ersten Gatterspannung an den Gatterdraht (60), um den Eingang (132a, 64a) mit dem Latch (132b) zu verbinden; bedingtes Schließen des ersten Schalters (128), wenn der Signaldraht (132) eine logische 1 aufweist, und lassen des Zustands des zweiten Schalters (228) unverändert durch Anlegen einer Spannung an dem Steuerdraht (230), der dem zweiten Schalter (228) zugeordnet ist, die nicht ausreichend ist, um seinen Zustand zu ändern; bedingtes Schließen des zweiten Schalters (228), wenn der Signaldraht (132) eine logische 0 aufweist, und lassen des Zustands des ersten Schalters (128) unverändert, durch Anlegen einer Spannung an dem Steuerdraht (130), der dem ersten Schalter (128) zugeordnet ist, die nicht ausreichend ist, um seinen Zustand zu ändern; Anlegen einer zweiten Gatterspannung an den Gatterdraht (60), um den Eingang (132a, 64a) von dem Latch (132b) abzutrennen; und Verbinden des Steuerdrahts (130), der dem ersten Schalter (128) zugeordnet ist, mit einem Spannungspegel einer logischen 0, und Verbinden des zweiten Steuerdrahts (230), der dem zweiten Schalter (228) zugeordnet ist, mit einem Spannungspegel einer logischen 1.The method according to claim 10 or 11, wherein the sequence of voltages comprises six steps: unconditional opening of both switches ( 128 . 228 ); Applying a first gate voltage to the gate wire ( 60 ) to the entrance ( 132a . 64a ) with the latch ( 132b ) connect to; Conditional closing of the first switch ( 128 ), when the signal wire ( 132 ) has a logical 1, and leave the state of the second switch ( 228 ) unchanged by applying a voltage to the control wire ( 230 ), the second switch ( 228 ) that is not sufficient to change its state; Conditional closing of the second switch ( 228 ), when the signal wire ( 132 ) has a logic 0, and leave the state of the first switch ( 128 ) unchanged, by applying a voltage to the control wire ( 130 ), the first switch ( 128 ) that is not sufficient to change its state; Applying a second gate voltage to the gate wire ( 60 ) to the entrance ( 132a . 64a ) from the latch ( 132b ) to separate; and connecting the control wire ( 130 ), the first switch ( 128 ), with a voltage level of logic 0, and connecting the second control wire ( 230 ), the second switch ( 228 ), with a voltage level of a logical 1. Das Verfahren gemäß Anspruch 12, bei dem zumindest eine der nachfolgenden Aktionen unternommen wird: (a) gleichzeitiges Ausführen der ersten zwei Schritte, (b) gleichzeitiges Ausführen der nächsten zwei Schritte; und (c) gleichzeitiges Ausführen der letzten zwei Schritte.The method of claim 12, wherein at least one of the following actions is taken: (a) concurrent To run the first two steps, (b) simultaneously performing the next two Steps; and (c) simultaneously performing the last two steps.
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